Cómo calcular la densidad por desplazamiento de agua

Contenido

• TL; DR (demasiado largo; no leído)
• Densidad comprensiva
• Encontrar misa
• Encontrar volumen
• Encontrar densidad

Arquímedes originó el método de encontrar densidad usando el desplazamiento del agua. Una historia de su descubrimiento involucra la corona de oro de los reyes, un joyero posiblemente hurto y una bañera. Cierto o no, la historia sobrevive en una versión u otra debido a la importancia del descubrimiento de Arquímedes en lugar de si el joyero realmente trató de engañar al rey.

TL; DR (demasiado largo; no leído)

El cálculo de la densidad utiliza la fórmula D = m ÷ v, donde D significa densidad, m significa masa y v significa volumen. Encuentre la masa usando una balanza y use el desplazamiento del agua para encontrar el volumen de los objetos irregulares. El desplazamiento de agua funciona porque la cantidad de agua desplazada por un objeto sumergido en agua es igual al volumen del objeto. Si un objeto sumergido en un cilindro graduado eleva el nivel del agua de 40 mililitros a 90 mililitros, el cambio de volumen de 50 mililitros es igual al volumen del objeto en centímetros cúbicos.

Densidad comprensiva

Toda la materia tiene masa y ocupa espacio. La densidad, un valor calculado, mide la cantidad de materia en un espacio. Para calcular la densidad de un material, encuentre la masa y el volumen del objeto. Calcule la densidad del objeto usando la fórmula densidad igual a masa dividida por volumen, D = m ÷ v.

Encontrar misa

Encontrar masa requiere usar una balanza. La mayoría de las escalas de masa equilibran el objeto desconocido con una masa conocida. Los ejemplos incluyen balanzas de triple haz y balanzas verdaderas, como la escala clásica vista en una oficina de análisis. Las escalas electrónicas también se pueden configurar como escalas de masa. Las básculas de baño, además de carecer del grado de precisión requerido, miden el peso, no la masa. La masa mide la cantidad de materia en un objeto, mientras que el peso mide la fuerza de la gravedad sobre la masa de un objeto.

Encontrar volumen

Encontrar el volumen de objetos geométricos regulares usa fórmulas estándar. El volumen de una caja es igual a la longitud por el ancho por la altura, por ejemplo. Sin embargo, no todos los objetos se ajustan a una fórmula. Para estos objetos de forma irregular, use el método de desplazamiento de agua para encontrar el volumen del objeto.

El desplazamiento del agua usa una propiedad particular del agua: 1 mililitro (abreviado ml) de agua ocupa 1 centímetro cúbico (cm³) de espacio, o volumen, cuando el agua está a temperatura estándar (0 ° C) y presión (1 atmósfera). Un objeto completamente sumergido en agua desplaza o compensa un volumen de agua igual al volumen del objeto. Entonces, si un objeto desplaza 62 ml de agua, el volumen del objeto es igual a 62 cm³.

Los métodos para usar el desplazamiento del agua para encontrar el volumen requieren sumergir el objeto en un volumen conocido de agua y medir el cambio en el nivel del agua. Si el objeto encaja en un cilindro graduado o una taza de medición, puede leer la medición directamente. Si el nivel de agua comienza en 40 ml y cambia a 90 ml después de sumergir el objeto, el volumen del objeto es igual al volumen de agua final (90 ml) menos el volumen de agua inicial (40 ml) o 50 ml.

Si el objeto no cabe en un cilindro graduado o una taza medidora, puede medir el volumen de agua desplazada de diferentes maneras. Un método requiere colocar un recipiente en una bandeja o recipiente más grande. El recipiente interior debe ser lo suficientemente grande como para sumergir completamente el objeto. Llena el recipiente interior completamente lleno de agua. Con cuidado, sin crear olas o salpicaduras, deslice el objeto en el recipiente, dejando que el agua desplazada se derrame en el recipiente o bandeja más grande. Retire el recipiente interior con mucho cuidado para que no se derrame agua adicional. Luego mida el volumen de agua en el tazón más grande. Ese volumen es igual al volumen del objeto.

Un segundo método, quizás más práctico, también utiliza un tazón. El recipiente debe ser lo suficientemente grande como para sumergir completamente el objeto sin desbordarse. Comience llenando el recipiente con suficiente agua para cubrir completamente el objeto. Antes de agregar el objeto, marque la línea de agua en el tazón. Al igual que el cilindro graduado, esto marca el volumen inicial de agua. Luego, agregue el objeto, asegurándose de que el objeto esté completamente cubierto por agua. Marque esta línea de agua en el tazón. Ahora, retire con cuidado el objeto del agua.

En este punto, el cambio en el volumen de agua necesita ser determinado. Un método mide la cantidad de agua requerida para elevar el nivel del agua desde la línea de volumen inicial hasta la línea de volumen final. Este volumen es igual al volumen del objeto. Un segundo método mide la cantidad de agua utilizada para llenar el tazón hasta la primera línea, luego mide la cantidad de agua requerida para llenar el tazón hasta la segunda línea. Usando la fórmula volumen final menos volumen inicial (v_F - v_yo) produce el volumen del objeto. Si el volumen inicial de agua es igual a 900 ml de agua y el volumen final de agua es igual a 1,250 ml, el volumen del objeto es 1250 - 900 = 350 ml, lo que significa que el volumen del objeto es igual a 350 cm³.

Encontrar densidad

Una vez que haya medido la masa y el volumen de un objeto, encontrar la densidad requiere poner las medidas en la fórmula de densidad D = m ÷ v. Por ejemplo, si la masa medida es igual a 875 gy el volumen medido es igual a 350 cm³, entonces la fórmula de densidad se convierte en D = 875 ÷ 350 = 2.50 gramos por centímetro cúbico, generalmente escrito como 2.50 g / cm³.